Repositorio
Institucional

Mora, Maria Luz

Calabi-Floody, Marcela

Velasquez, Gabriela

Gianfreda, Liliana

Saggar, Surinder

Bolan, Nanthi

Rumpel, Cornelia

Improving bioavailability of phosphorous from cattle dung by using phosphatase immobilized on natural clay and nanoclay

PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

CHEMOSPHERE

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The high P retention of acidic Andisols makes necessary to increase our technological approaches in pasture management in the animal system production. Here, we evaluated the clay- or nanoclay-acid phosphatase complexes for improving phosphorus mineralization from degraded cattle dung. We implemented an immobilization mechanism of acid phosphatase (AP) using natural clays (allophanic and montmorillonite) and nanoclays as support materials. Also, we evaluated the mineralization of organic P containing in decomposed cattle dung with clay- and nanoclay-AP complexes by incubation studies. Clays and nanoclays were characterized by microscopy techniques as atomic force and confocal-laser scanning microscopy. We found that these support materials stabilized AP by encapsulation. Our results showed that immobilization on allophanic or montmorillonite materials improved both the specific activity (4-48%) and the V-max (28-38%) of AP. Moreover, the enzyme had a better performance when immobilized on clay and nanoclay from Andisol than on montmorillonite materials. Phosphorous mineralization of cattle dung was regulated by water-soluble P present in the dung and P re-adsorption on allophanic materials. However, we were able to detect a potential capacity of AP immobilized on allophanic nanoclays as the best alternative for P mineralization. Further research with initially low water-soluble P containing organic materials is required to quantify the P mineralization potential and bioavailability of P from dung. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.#La alta retención de P en los Andisoles ácidos hace necesario aumentar nuestros enfoques tecnológicos en el manejo de pastos en la producción animal. En este estudio, evaluamos los complejos de arcilla o nanoarcilla-fosfatasa ácida para mejorar la mineralización de fósforo a partir de estiércol de ganado degradado. Implementamos un mecanismo de inmovilización de la fosfatasa ácida (FA) utilizando arcillas naturales (alofánica y montmorillonita) y nanoarcillas como materiales de soporte. Además, evaluamos la mineralización del P orgánico contenido en el estiércol de ganado descompuesto con complejos de arcilla y nanoarcilla-FA mediante estudios de incubación. Las arcillas y nanoarcillas se caracterizaron mediante técnicas de microscopía como la microscopía de fuerza atómica y la microscopía confocal de barrido láser. Encontramos que estos materiales de soporte estabilizaron la FA por encapsulación. Nuestros resultados mostraron que la inmovilización en materiales alofánicos o de montmorillonita mejoró tanto la actividad específica (4-48%) como la V-máx (28-38%) de la FA. Además, la enzima tuvo un mejor desempeño cuando se inmovilizó en arcilla y nanoarcilla de Andisol que en materiales de montmorillonita. La mineralización de fósforo del estiércol de ganado fue regulada por el P soluble en agua presente en el estiércol y la readsorción de P en materiales alofánicos. Sin embargo, pudimos detectar una capacidad potencial de AP inmovilizada en nanoarcillas alofánicas como la mejor alternativa para la mineralización de P. Se requiere investigación adicional con materiales orgánicos que inicialmente contengan P soluble en agua bajo para cuantificar el potencial de mineralización de P y la biodisponibilidad de P del estiércol. (C) 2012 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.

Artículo original

We gratefully acknowledge CONICYT (National foundation for Science and Technology) Chile for financial support under AT-240 80106, FONDECYT Grant Numbers 1100625, MEC Nos. 80100008 and 80100011, ECOSSUD-CONICYT C08U01. We also thank colleagues at the BIOEMCO and at the Nanoscience Centre, University of Cambridge, UK for their assistance.

Agradecemos a CONICYT (Fundación Nacional de Ciencia y Tecnología) de Chile por el apoyo financiero recibido a través de la subvención AT-240 80106, la subvención FONDECYT número 1100625, las subvenciones MEC números 80100008 y 80100011, y la subvención ECOSSUD-CONICYT C08U01. Asimismo, agradecemos a nuestros colegas del BIOEMCO y del Centro de Nanociencia de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, por su colaboración.

10.1016/j.chemosphere.2012.05.107

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Nanoarcillas

Andisoles

Mineralización de fósforo

Fosfatasa ácida

Inmovilización de enzimas

Nanoclays

Andisols

Phosphorous mineralization

Acid phosphatase

Enzyme immobilization

CENIZA VOLCÁNICA

ESTABILIZACIÓN

FORMAS

MINERALIZACIÓN

ALÓFANO

PROTEÍNAS

VOLCANIC ASH

STABILIZATION

FORMS

MINERALIZATION

ALLOPHANE

PROTEINS

Nanoarcillas

Andisoles

Mineralización de fósforo

Fosfatasa ácida

Inmovilización de enzimas

Nanoclays

Andisols

Phosphorous mineralization

Acid phosphatase

Enzyme immobilization

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ESTABILIZACIÓN

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Improving bioavailability of phosphorous from cattle dung by using phosphatase immobilized on natural clay and nanoclay

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CONICYT (National foundation for Science and Technology) Chile AT-240 80106#ANID CONICYT FONDECYT 1100625#MEC 80100008#ANID MEC 80100011#ECOSSUD-CONICYT C08U01

0045-6535

648

655

Environmental Sciences

Ciencias ambientales

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WOS:000308735100002